El circuito
Para el circuito crearemos nuestra PCB usando un microcontrolador atMega328p (Arduino UNO) con el bootloader cargado lo cual nos facilitará la programación del microcontrolador.
Dicha PCB constará de lo siguiente:
- Microcontrolador atMega328p, con su cristal de 16MHz y condensadores de filtro.
- Se usaran tres entradas analógicas del Arduino, una para cada canal. A dichas entradas se conectará un circuito adaptador para poder medir la caida de tensión en la pt100.
- Tres salidas de relé que serán las correspondientes a las salidas de alarma y ventilador.
- Display de 16x2 alfanumérico.
- Pulsador de reset (útil para la programación), y tres pulsadores para manejo del menú de programación.
- Fuente de alimentación para reducir la alimentación de 12V a los 5V necesarios para el microcontrolador.
- Puerto de comunicaciones para ModBus/Programación.
El circuito adaptador de señal es el siguiente:
En el circuito se utiliza un LM317LZ como generador de corriente, con una resistencia 1k24 ohmios, lo que en teoria ajusta la corriente a 1mA aproximadamente.
Esa corriente circulará a través de la pt100 haciendo que se produzca una caida de tensión en ella. Esa tensión será del orden de mili voltios con lo que conviene amplificarla un poco.
Para ello utilizamos un L M324 en configuración no inversor con una ganancia de 6.
Si hacemos calculos mentales, veremos que a cero grados de temperatura, la resistencia será de unos 100 ohmios, lo cual significa que al circular la corriente a través de ella tendrá una caida de tensión de 0.1V. Al tener una ganancia de 6, la tensión que llegará al pin analógico será de 0.6 voltios.
El trafo aguanta una temperatura máxima de 150 grados, pero no conviene llegar a ella y en condiciones favorable deberá rondar los 90 grados. Aun así la pt100 a 150 grados tendrá una resistencia de 157 ohmios lo que implica que a la entrada analógica llegarán unos 0.942 voltios. ¿Qué significa eso? Pues que para aumentar la precisión en la lectura podemos usar la referencia analógica interna de Arduino de 1.1V.
Entre la salida del amplificador y la entrada analógica hemos colocado un filtro RC para minimizar fluctuaciones y ruidos.
Las tres salidas de relé tienen la misma forma:
El relé elegido es un HK4100F de bobina de 12 voltios y un consumo de 30mA. Es pequeño, barato y tiene una potencia suficiente para activar el pequeño ventilador del transformador. Paras las salidas de alarma no tiene mayor importancia porque estan conectadas a las entradas de un automata (también armado con Arduino.
Q1 hace de driver para el relé y evitar dañar el pin de Arduino.
D1 es el diodo antiparalelo que protege el circuito de los rebotes del relé y D2 es simplemente es un led de señalización.
Se ha puesto unos bloques de 3 terminales, estando a disposición los contactos normalmente abierto y cerrado.
La fuente está basada en el regulador 7805. A la entrada se ha puesto un filtro RC que limita los ruidos y un condensador considerado "grande" que evita que el microcontrolador se enteré de fluctuaciones en la alimentación. Además se ha protegido la entrada con un diodo supresor de transitorios de 18V. Se incluye un led de señalización.
El consumo es de unos 20mA sin salidas de relé activas, si se activan el consumo podría llegar casi a los 100mA.
Continuará...